具有太陽能電池的汽車頂板的製作方法

2023-07-19 17:22:37

本公開涉及一種具有太陽能電池的汽車頂板。更具體地，其涉及一種汽車頂板，通過在頂板(即頂鋼板)中插入和安置太陽能電池模塊並且對整個頂板上包裹外保護膜，在不改變汽車車身的設計的情況下將太陽能電池應用到該汽車頂板。

背景技術：

高功率的太陽能電池按照太陽能電池的類型而具有不同的部件和結構，但通常包括通過接收太陽光而產生電子的部分，以及將產生和/或收集的電子移動到主柵線的集電極部分(連接到隨著電子被收集並移動到陽極和陰極而有電流流動的電線的部分)。如果太陽能電池具有預定面積或更大面積，產生的電子的損失由於在材料本身中電子運動阻力而發生，這導致產生的電力減少。因此，需要集電極以預定間隔收集產生的電子，並將電子移動到主柵線。

同時，可應用太陽能電池的汽車的鋼板可廣泛地用於機罩(bonnet)、前擋泥板、車頂、車門、行李箱門和/或後側圍板(quarterpanel)。在將太陽能電池應用到機罩的情況下，機罩可以具有較大面積和適當的角度用於收集太陽光，但太陽能電池的產生的電力由於從發動機室傳遞的熱量而大大減小。在將太陽能電池單元應用到行李箱門的情況下，電力不通過熱量而降低，但由於行李箱門的面積小，因此難以得到足夠的電力。在將太陽能電池單元應用到前擋泥板、車門或後側圍板的情況下，電力不通過熱量而降低，並且前擋泥板、車門或後側圍板具有足夠的面積，但由於前擋泥板、車門或後側圍板平行於太陽光的方向布置而發生較大電力損失。因此，有效位置包括太陽能電池應用到具有大面積、較少的由於熱量導致的電力損失和適當的太陽光角度的車頂。

然而，與半透明太陽能電池應用到車頂玻璃的情況比較，在將高功率的太陽能電池應用到汽車鋼板的情況下，可能降低由於透明度的限制、由於表面曲率的限制或由於顏色的限制。

因此，與太陽能電池應用到車頂玻璃的情況相比，太陽能電池可應用到車頂鋼板以便獲得更高的電力。

如果太陽能電池僅僅應用到現有的屋頂鋼板，從擋風玻璃到車頂形成的部分的尺寸由於汽車車身的設計而改變，這導致噪聲由於汽車行駛時風向的變化而發生的問題。這可能會導致行駛阻力，並且太陽能電池可能由於行駛阻力而被破壞，並且當太陽能電池由於削弱的接合而分離時可能會發生二次事故。因此，太陽能電池可以在不改變整個車身的設計的情況下應用。

在此背景技術部分所公開的上述信息僅用於增強對本公開的背景的理解，且因此它可能包含不構成本領域普通技術人員在本國家已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本公開已經致力於解決與現有技術相關聯的上述問題，並且將太陽能電池製造為插入到車頂鋼板的埋入型太陽能電池，並通過將保護膜塗覆到太陽能電池插入其中的車頂鋼板的最外層來保護太陽能電池。太陽能電池可以通過使用現有的鋼化玻璃來實現，但是另外要求再現對應於汽車車身的曲率的鋼化玻璃的形狀的過程。然而，通過使用保護膜，能夠通過省略再現過程而簡化製造過程，並且能夠通過省略鋼化玻璃而減少重量。此外，在應用鋼化玻璃的情況下，存在當太陽能電池散開時太陽能電池附接的部分可被吹出到外部的危險。與此相反，在應用保護膜的情況下，即使太陽能電池由如上所述衝擊而損壞也能夠防止太陽能電池散開，並且根據如下所述特徵，在應用膜的情況下，即使在太陽能電池被損壞時太陽能電池也不穿透汽車的內部，而一般凹陷在車頂的外部。因此，能夠解決由於衝擊導致的損壞的太陽能電池的散開引起的問題。在本公開中，可以使用比鋼化玻璃價格低、重量輕並且可在不改變車身形狀的情況下應用的膜。

本公開已致力於提供一種具有太陽能電池的汽車頂板，其中用於安置太陽能電池模塊的安置槽形成在頂板的表面上，所述太陽能電池模塊被插入並安置在安置槽中，並且用於保護太陽能電池模塊的外保護膜附著到頂板的表面上。

在一個方面，本公開提供一種包括太陽能電池的汽車頂板，其中用於安置太陽能電池模塊的安置槽形成在汽車頂板的表面上，所述太陽能電池模塊被插入並安置在安置槽中，並且用於保護太陽能電池模塊的第一保護膜附著到汽車頂板的表面上。

根據根據本公開的具有太陽能電池的汽車頂板，與半透明太陽能電池應用到車頂玻璃的情況比較，能夠降低由於透明度的限制、由於表面曲率的限制或由於顏色的限制。

能夠提供與汽車車身一體的太陽能電池，以便在不改變現有汽車車身的設計的情況下應用太陽能電池，提高燃油經濟性，並且獲得其它電力系統所需的電力。

下文描述本公開的其它方面和優選實施例。

應當理解，如本文所用的術語「車輛」或「車輛的」或其它類似術語包括機動車輛，通常如乘用車，包括運動型多功能車(suv)、公共汽車、卡車，各種商用車，水運工具，包括各種船舶，飛機等，並且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其它替代燃料的車輛(例如，來自非石油來源的衍生燃料)。如本文所指，混合動力車輛為具有兩種或更多種動力源的車輛，例如汽油動力和電動力車輛。

下文描述本公開的以上和其它特徵。

附圖說明

現將參考在附圖中示出的其特定示例性實施例詳細描述本公開的上述和其它特徵，附圖在下文僅通過示例方式給出，因此並不限制本公開，並且其中：

圖1為示出根據本公開的實施例的具有太陽能電池的汽車頂板的剖視圖的圖；

圖2為示出根據本公開的示例性實施例1的太陽能電池模塊的圖；

圖3為示出根據本公開的示例性實施例2的太陽能電池模塊的部分的圖；

圖4a為示出根據本公開的示例性實施例3-1的太陽能電池模塊的圖；

圖4b為示出根據本公開的示例性實施例3-2的太陽能電池模塊的圖；

圖5為示出根據本公開的示例性實施例4的太陽能電池模塊的圖；

圖6為根據本公開的具有安置槽的車頂板的側視圖；

圖7為根據本公開的實施例的具有安置槽的車頂板的剖視圖；以及

圖8為示出根據本公開的實施例的在汽車頂板與太陽能電池模塊之間形成的裝飾材料和槽的圖。

應當理解，附圖未必按比例繪製，呈現說明本公開的基本原則的各種優選特徵的一定程度上簡化的表示。如本文所公開的本公開的特定設計特徵，包括例如具體尺寸、取向、位置和形狀，將部分地由特定的預期應用和使用環境來確定。

在圖中，附圖標記可指在整個附圖的幾個圖中本公開的相同或等同部分。

具體實施方式

下文現在將具體地參考本公開的各種實施例，其實例在附圖中示出並在下面描述。當將結合示例性實施例來描述本公開時，應當理解，本說明書並非旨在將本公開限制在那些示例性實施例。相反，本公開旨在不僅涵蓋示例性實施例，而且還涵蓋各種替代、修改、等同及其它實施例，其可以被包括在由所附權利要求所限定的本公開的精神和範圍內。

在下文中，將以一個示例性實施例更詳細地描述本發明。

本公開涉及一種具有太陽能電池的汽車頂板，其可以包括插入到用於汽車頂板的鋼板中並且包裹在保護膜中的太陽能電池模塊。在本說明書中，「鋼板」也意指「板」。

具體而言，如圖1所示。具有太陽能電池的汽車頂板300可包括具有安置槽110的汽車頂板或頂板100、插入並安置在安置槽110中的太陽能電池模塊200和在包括太陽能電池模塊200和頂板100的整個頂板上包裹的外保護膜270。在下文中，將詳細描述太陽能電池模塊200。

圖2為示出根據本公開的示例性實施例1的太陽能電池模塊200的圖。

在圖2中，第一保護膜210可附著到太陽能電池模塊200的太陽能電池240的一個表面上，並且第二保護膜250可以附著到太陽能電池240的另一個表面上。在這種情況下，第一保護膜210可位於汽車的最外層上，並且第二保護膜250可位於抵靠在安置槽上的太陽能電池模塊的底側。

第一保護膜210可為從外部保護太陽能電池、防止當太陽能電池被損壞時太陽能電池的散開和消除與汽車車身的異質感的膜，其通過使用6h或更高的硬質塗層確保與鋼板的特性相似的耐刮擦性，並防止當汽車行駛時從車輪或外部反彈並吹來的諸如小石頭的外來物質的衝擊引起的剝落。另外，第一保護膜210具有100g/㎡天或更低的水分透過率以便保持太陽能電池的性能。水分透過阻擋塗層可根據需要實施。另外，第一保護膜210的厚度為150μm或更大，而作為第一保護膜210的材料，聚對苯二甲酸乙二酯(pet)膜或聚氯乙烯(pvc)膜可以各種類型的的聚合物薄膜使用。

第二保護膜250是黑色的，這是太陽能電池的顏色，以便封裝太陽能電池並消除太陽能電池的顏色和車身的顏色之間的異質性。第二保護膜250具有粘接劑成分，以便被連接到車身。可應用具有粘接劑成分的選自聚對苯二甲酸乙二酯(pet)、聚碳酸酯(pc)膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)膜、聚醯亞胺(pi)膜、聚四氟乙烯(ptfe)膜、聚氯三氟乙烯(pctfe)膜、聚偏二氟乙烯(pvdf)膜和丙烯酸膜的至少一種的聚合物膜。使用價格低的聚乙烯對苯二甲酸乙二酯(pet)膜和丙烯酸膜可能是有利的。

圖3示出了根據本公開的實施例2的太陽能電池模塊200，其中聚碳酸酯(pc)膜220和粘附膜230用作第一保護膜210。

聚碳酸酯(pc)膜220是厚度為0.5mm或更大的片材類型中的一種。第一保護膜可以被取代以便比在本公開的示例性實施例1中的第一保護膜更好地從外部保護太陽能電池。此外，硬質塗層需要表面接觸外側，並且底塗層(primercoating)需要表面接觸內表面，以便確保與附著到太陽能電池的膜的接合力。用於防止水分透過的防蝕塗層可塗覆到聚碳酸酯(pc)膜的表面的任何一個。

作為粘附膜230，可使用聚乙烯醇縮丁醛(pvb)膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)膜或可通過加熱和/或壓接的膜。

圖4a示出壓花膜260用作在本公開的示例性實施例1中的第二保護膜250的本公開的示例性實施例3-1，以及圖4b示出使用壓花膜260替代在本公開的示例性實施例2中的第二保護膜250的本公開的示例性實施例3-2。

壓花膜260是吸收衝擊的膜，以便防止太陽能電池由車身的振動和衝擊而被損壞。壓花膜可具有具有凹凸設計(可具有各種形狀)的表面，並用於吸收衝擊或熱量。除壓花膜之外，還可應用彈性體如聚二甲基矽氧烷(pdms)，並且所述彈性體具有預定厚度的彈性，從而防止脆的太陽能電池由車身的振動和衝擊而被損壞。下端膜包括粘接劑成分，以便被連接到太陽能電池單元和車身。

圖5示出根據本公開的示例性實施例4的太陽能電池模塊200，其中類似於圖2中的示例性實施例1，第一保護膜210位於太陽能電池240的一個表面上，第二保護膜250位於太陽能電池240的另一個表面上，粘附膜230存在於太陽能電池240與第一保護膜210之間，並且粘附膜230存在於太陽能電池240與第二保護膜250之間。在第一保護膜210和第二保護膜250不具有粘接劑成分的情況下，太陽能電池模塊200通過使用粘附膜230配置。

在這種情況下，第一保護膜210位於汽車的最外層上，並且第二保護膜250位於抵靠安置槽的太陽能電池模塊的底側面處。

類似於示例性實施例1，第一保護膜210是從外部保護太陽能電池、防止當太陽能電池被損壞時太陽能電池的散開和消除與汽車車身的異質感的膜，其通過使用6h或更高的硬質塗層確保與鋼板的特性相似的耐刮擦性。此外，由於第二保護膜250是抵靠安置槽的部件，第二保護膜250的從外部保護太陽能電池的功能小於第一保護膜210的功能，並因此，第二保護膜250硬塗有3至6h、特別是4h的硬度，從而確保當第二保護膜250被處理和傳送時的耐刮擦性。此外，在第一保護膜210和第二保護膜250的情況下，需要底漆塗層以確保與粘附膜230的接合力。此外，在圖5中的示例性實施例4中，附接在兩個表面處的壓花膜260可進一步被插入安置槽以便在安置槽中插入並附著太陽能電池模塊200。

圖6為根據本公開根據示例性實施例1至示例性實施例4的太陽能電池模塊200可安置和插入到其中的頂板的側視圖。此外，圖7為觀察頂板的一側時的剖面圖。

為了在不改變外形設計的情況下應用根據示例性實施例1至4的太陽能電池模塊200，安置槽110可以通過對車身進行壓力加工(pressprocess)形成，以得到與太陽能電池模塊200的厚度一樣大的厚度。在頂板100的外周邊處，鋼板通過在10mm內的1mm至5.0mm的厚度處加壓而進行加工，太陽能電池模塊200被插入到該空間(即安置槽110)中，然後整個頂板100通過外保護膜270附著，從而消除與周邊部分的異質性。在這種情況下，外保護膜270可與太陽能電池模塊的第一保護膜210相同，並且具體來說可由選自聚氯乙烯(pvc)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)、高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、線型低密度聚乙烯(lldpe)和極低密度聚乙烯(vldpe)的至少一種聚乙烯(pe)基材料製成。

由於該空間存在於頂墊和頂板之間，所以沒有內部噪聲等發生，因為即使在汽車中也沒有關於設計的變化。下表1示出可在每層處形成的最大厚度層，並且安置槽110的厚度可在1mm至5.0mm的範圍內。

[表1]

在本公開中，配置為環氧樹脂或橡膠軸承的裝飾材料(finishingmaterial)可附著在安置汽車頂板100與太陽能電池模塊200之間形成的槽，以防止由不同類型的材料之間的接觸引起的損壞和噪音。圖8示出在汽車頂板與太陽能電池模塊之間形成的裝飾材料和槽。

因此，在不改變汽車車身的設計的情況下太陽能電池與汽車車身形成一體的本公開可以廣泛地用作具有太陽能電池的汽車頂板，這解決了由於透明度的限制、由於表面曲率的限制和由於顏色的限制的問題，以及當車頂玻璃上應用半透明太陽能電池時有問題的穩定性如散開的問題。

已經參考其優選實施例詳細描述本公開。然而，本領域技術人員將會知道，在這些實施例中可在在不脫離本公開的原則和精神的範圍的情況下做出修改，其範圍在所附權利要求書和其等同物中限定。